DE3223040A1

DE3223040A1 - Bohrlochverschluss

Info

Publication number: DE3223040A1
Application number: DE19823223040
Authority: DE
Inventors: Ole Petter 3060 Svelvik Michelsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-06-22
Filing date: 1982-06-19
Publication date: 1982-12-30
Also published as: SE8203321L; FI821905A7; FI821905A0; GB2102860A; NO149642B; DK250382A; NO820236L; FI821905L; GB2102860B; NO149642C

Description

Die Erfindung betrifft einen Bohrlochverschluß zum Injizieren von Flüssigkeiten in Gesteinsformationen oder Grundmauern und Betonbauten, bei denen Risse über Bohrlöcher abgedichtet werden müssen.

Aus der deutschen Patentschrift 1 634 565 ist ein Bohrlochverschluß bekannt, bei dem ein inneres und äußeres Rohr benutzt wird, um den Durchmesser des Bohrlochverschlusses zu erweitern und ihn auf diese Weise gegen das Bohrloch dichtend zu drücken. Wegen der zwei Rohre ist das Sichern des Bohrlochverschlusses vor dem eigentlichen Einführen der Dichtungsflüssigkeit für die Risse durch das Bohrloch ziemlich kompliziert.

Aus der deutschen Patentschrift 2 625 665 ist es auch bekannt, eine Dichtungsmasse mit Hilfe eines zeitweiligen Behelfsbohrlochverschlusses in Gestalt der Einführungsvorrichtung in ein Bohrloch einzuführen. Diese Vorrichtung erfordert eine Extraleitung, die die Behelfsdichtung versorgt, bevor die eigentliche Dichtungsmasse eingeführt wird. Die Tatsache, daß die Dichtungsmasse erst aushärten muß, bevor sich die Einführungsvorrichtung entfernen läßt und die nächste Injektion beginnen kann, macht diese Vorrichtung im Gebrauch extrem zeitraubend und die Dichtung größerer Flächen zu einer teuren Angelegenheit.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Bohrlochverschluß zu schaffen, bei dem ein- und dasselbe Rohr sowohl die Injektion der Flüssigkeit als auch das Einsetzen des Bohrlochverschlusses ermöglicht. Der Bohrlochversehluß soll zudem leicht sein und aus Materialien bestehen, das nicht nach einiger Zeit durch Korrosion oder ähnliches zerfällt. Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Bohrlochverschluß der eingangs genannten Art aus einem Hohlkörper mit einem Rückschlagventil am einen Ende und einer Rohr-

kupplung am anderen Ende sowie einem, den Hohlkörper umgebenden, axial begrenzt verschieblichen flexiblen Mantel mit einer Dichtlippe am rückwärtigen Ende und einem inneren, eine Keilverbindung mit einer radialen Verdickung des Hohlkörpers bildenden Sitz am vorderen Ende.

Auf diese Weise ist es möglich, nur eine einzige Einführungseinrichtung in Verbindung mit der Kupplung zu benutzen, die gleichzeitig als Injektionsrohr dient. Dadurch wird das gesamte System leichter als die bekannten Systeme. Das Einführen und die Montage werden einerseits durch diese Gewichtsersparnis und andererseits dadurch vereinfacht, daß keine besonderen Schraub- oder ähnlichen Aktionen notwendig sind, um ein anfängliches Dichten und Sichern des Bohrlochverschlusses zu gewährleisten.

Die Dichtlippe übernimmt nämlich die anfängliche Dichtung und Sicherung des Bohrlochverschlusses im Bohrloch, und der Mantel kann sich - bedingt durch die Keilverbindung und die Flexibilität seines Materials - ausdehnen und die endgültige Abdichtung des Injektionsloches bewirken.

Bei der Rohrkupplung handelt es sich vorzugsweise um eine Schraub-, Bajonett- oder Schnellschluß-Druck/Zug-Verbindung, um ein schnelles und unmittelbares Verbinden und Lösen des Bohrlochverschlusses mit einer Injektions-Lanze zu gewährleisten.

Damit sich die Hauptdichtungsfläche zwischen dem Mantel und dem Bohrloch nicht am vordersten Ende am Rand des Mantels befindet, besitzt der innere Sitz des Mantels eine Oberfläche, deren Neigung größer ist als die der radialen Verdickung des Hohlkörpers. Auf diese Weise kommt beim Zurückdrücken des

Hohlkörpers gegen den Mantel zunächst der innere Rand des Mantels mit der radialen Verdickung des Hohlkörpers in Kontakt, so daß sich der Mantel etwas hinter seinem vorderen Ende radial am stärksten ausdehnt und auf diese Weise eine größere und gleichmäßigere Dichtungsoberfläche entsteht, als wenn der äußerste vordere Rand des Mantels zuerst eine Keilverbindung mit der radialen Verdickung des Hohlkörpers eingehen würde. Insbesondere kann der innere Sitz des Mantels konisch sein.

Um zu vermeiden, daß das sich zwischen dem Hohlkörper und dem Mantel sammelnde Bohrgut die Ausdehnung des Mantels behindert, kann der innere Sitz Teil einer sphärischen Oberfläche sein, so daß sich nur hier das Bohrgut sammelt und deshalb eine direkte Wirkung auf die radiale Ausdehnung des Mantels unterbleibt.

Zur Erzielung einer gleichmäßigen Ausdehnung des Mantels kann die radiale Verdickung des Hohlkörpers konisch geformt sein. Natürlich kann die radiale Verdickung auch andere Formen, z. B. eine sphärische Form aufweisen; wichtig ist nur, daß eine Keilverbindung mit dem inneren Sitz und dadurch die radiale Ausdehnung des Mantels erreicht wird.

Damit die Dichtlippe, die z. B. die Form eines Flansches haben kann, in bezug auf den Mantel leicht beweglich ist, sollte die Grundfläche der Dichtlippe im Querschnitt dünner als der Rest der Dichtlippe sein; dies wird durch Einbuchtungen am Übergang zwischen dem Mantel und der Dichtlippe erreicht.

Das Rückschlagventil besteht vorzugsweise aus einem flexiblen Körper mit einem Schlitz; demzufolge ist nur ein ge-

ringer Druck erforderlich, um das Rückschlagventil zum Einspritzen einer Flüssigkeit i η das Bohrloch zu öffnen.

Der Hohlkörper kann aus Aluminium und der Mantel aus Gummi bestehen. Ein derartiger Bohrlochverschluß ermöglicht auch ein Bohren, ohne die Bohrschneiden zu beschädigen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen schematisch dargestellten Bohrlochverschluß im axialen Teilschnitt,

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 abgewandelten Bohrlochverschluß ,

Fig. 5 einen Bohrlochverschluß gemäß Fig. 1 während des Einführens in ein Bohrloch,

Fig. 4 einen Bohrlochverschluß gemäß Fig. 3 in der Injektionsstellung,

Fig. 5 einen Bohrlochverschluß gemäß Fig. 4 während des Injizierens.

Ein Hohlkörper 1 weist ein Rückschlagventil J5 an seinem vorderen und eine Rohrkupplung 15 mit Innengewinde 5 an seinem hinteren Ende auf, in die eine Injektions-Lanze 9 mit Außengewinde 14 eingreift. Anstelle der Schraubverbindung eignet sich auch ein Bajonettverschluß oder eine Schnellschlußkupplung.

Der Hohlkörper 1 ist umgeben von einem Mantel 2 aus flexiblem Material, das eine begrenzte axiale Bewegung erlaubt. Diese Bewegung wird begrenzt durch eine radiale Verdickung 8 am vorderen Ende des Hohlkörpers 1 und eine Schulter der Rohrkupplung 15 am rückwärtigen Ende des Hohlkörpers.

Am rückwärtigen Ende des Mantels befindet sich eine flanschförmige Dichtlippe 6 bzw. 6¹ als Anfangsdichtung und Sicherung des Bohrlochverschlusses im Bohrloch. Die Dichtlippe 6 ist Bestandteil des Mantels 2 und in bezug aufgrund einer Ringnut 12 an der Außenseite des Mantels und einer weiteren Ringnut 13 am hinteren Ende des Mantels flexibel. Der Mantel 2 weist an seinem vorderen Ende zum Hohlkörper 1 hin einen Sitz 7 für eine Keilverbindung mit der radialen Verdickung 8 des Hohlkörpers 1 auf. Sowohl der Sitz 7 als auch die radiale Verdickung 8 sind konisch; der Konuswinkel des Mantels ist jedoch größer als der des Hohlkörpers. Der Unterschied der Neigungswinkel gewährleistet, daß beim leichten Zurückziehen des Bohrlochverschlusses mittels der Injektions-Lanze 9 bzw. beim Injizieren - wie weiter unten erläutert - zunächst der innerste Rand 16 am vorderen Ende des Mantels 2 mit der konischen Oberfläche der Verdickung 8 des Hohlkörpers in Kontakt kommt und sich der Mantel 2 so ausdehnt, daß er sich dichtend an die in Fig. 3 bis 5 dargestellte Bohrlochwandung 10 anlegt (Fig. 4 und 5).

Der Bohrlochverschluß 4 kann, wie sich aus Fig. 2 ergibt, auch eine andere Gestalt haben; in Fig. 2 werden die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 benutzt, sie weisen jedoch einen Strich auf, wenn die entsprechenden Teile unterschiedlich geformt sind. So ist der innere Sitz 7¹ als Teil einer sphärischen Oberfläche ausgebildet, so daß jegliches Bohrgut,

das sich zwischen der radialen Verdickung 8¹ und dem Mantel 2¹ ansammeln könnte, im Hohlbereich des Sitzes 7' verbleibt, ohne die Ausdehnung des Mantels nachteilig zu beeinflussen. Die Ringnuten 12V, 13' an der flanschförmigen Dichtlippe 6¹ besitzen zur Verbesserung ihrer Flexibilität eine große Tiefe, so daß sich die Dichtlippe 6' beim Einsetzen des Bohrlochverschlusses viel leichter zurücklegen läßt und das Einsetzen erleichtert; andererseits wird, z. B. beim leichten Zurückziehen des Bohrlochverschlusses in der Injizierposition, schnell eine Anfangsdichtung und Sicherung des Bohrlochverschlusses durch das Zurückkehren der Dichtlippe in Richtung auf ihre Normalposition hin erreicht.

In Fig. 3 ist die Situation beim Einführen des Bohrlochverschlusses in ein Bohrloch dargestellt. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß ein leichtes Zurückziehen des Bohrlochverschlusses in Verbindung mit der Anfangshaltewirkunp; der Dichtlippe 6 und der Keilwirkung zwischen dem Mantel und dem Hohlkörper zum Ausdehnen des Mantels führt, so daß sich dessen Oberfläche großflächig dichtend an die Bohrlochwandung 10 anlegt.

Wenn durch die Injektions-Lanze 9 und den Hohlkörper 1 eine Dichtungsmasse in das Bohrloch eingeführt wird, öffnet sich das Rückschlagventil 3 an seinem vorderen Schlitz 11 (Fig. 5). Infolge des Einleitens der Dichtungsmasse baut sich im Bohrloch vor dem Bohrlochverschluß 4 ein Überdruck auf, der den Bohrlochverschluß 4 leicht zurückdrückt und die bereits beschriebene Ausdehnung des Mantels aufgrund seiner Keilverbindung zum Hohlkörper in radialer Richtung bewirkt. Auf diese Weise erhöhen sich der Anpreßdruck und die Sicherheit der Dichtung des Bohrlochverschlusses im Bohrloch. Der Bohrlochverschluß braucht daher nicht zurückge-

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zogen zu werden, sondern das Aufweiten des Mantels 2 kann auch ausschließlich durch den Injektionsdruck im Bohrloch erfolgen. Nach dem Injizieren schließt sich das Rückschlagventil 3 automatisch. Die Injektions-Lanze 9 kann dann sofort entkoppelt und anderswo wieder eingesetzt werden.

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Claims

Dr.-lng. Reimar König ,-_·"_ ΠiptHrfg. Klaus Bergen Cecilienallee 76 4 Düsseldorf 3D Telefon 452OQB Patentanwälte 18. Juni 1982 34 551 K Öle Petter Michelsen, Furusvingen 35, 3060 Svelvik, Norwegen "Bohrlochverschluß " Patentansprüche:

1. Bohrlochverschluß (4, 4') zum Injizieren von Flüssigkeit in Gesteinsformationen, gekennzeichnet durch einen Hohlkörper (1) mit einem Rückschlagventil (3) am einen Ende und einer Rohrkupplung (5) am anderen Ende sowie einem den Hohlkörper (1) umgebenden, axial begrenzt verschiebbaren flexiblen Mantel (2) mit einer Dichtlippe (6, 6*) am rückwärtigen Ende und einem inneren, eine Keilverbindung mit einer radialen Verdickung (8, 8») des Hohlkörpers (1) bildenden Sitz (7, 7') am vorderen Ende.

2. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schraubkupplung (5, 14).

3. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, gekennzeicnet durch eine Bajonettkupplung.

4. Bohrlochverschluß nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schnellschluß-Druck/Zug-Kupplung .

5. Bohrlochverschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (7, 7¹ ) eine stärker geneigte Oberfläche aufweist als die radiale Verdickung (8, 8¹).

6. Bohrlochverschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen konischen Sitz (7, 7')·

7. Bohrlochverschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Sitz (7, 7') mit sphärisch geformter Oberfläche.

8. Bohrlochverschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine konische Verdickung (8, 8¹).

9. Bohrlochverschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Einbuchtungen (12, 12', 13, 13') an der Grundfläche der Dichtlippe (6, 6¹).

10. Bohrlochverschluß nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein flexibles Rückschlagventil (3, 3¹) mit einem Schlitz (11).